氯吡啶鎓不释放也杀菌？淀粉样水凝胶贴牙面，变形链球菌存活归零

龋病是口腔微生态失衡下致龋菌产酸引发的牙硬组织脱矿/再矿化动态失调，临床金标准氟化物再矿化受唾液矿物离子限制、抗菌弱，银氨氟又有着色与细胞毒争议；双平衡动态稳态（DDH，即生物膜微生态+矿化平衡）修复是微创牙科核心思路。天然釉质生成（amelogenesis）依赖釉原蛋白（amelogenin）在凝胶态基质中经“ACP稳定—蛋白酶降解—ACP→HAP”三关键事件完成，其中釉原蛋白以β-折叠淀粉样纳米带临时稳定ACP。相转变牛血清白蛋白（PTB，TCEP还原二硫键后快速淀粉样聚集）具柔性疏水区可剥除ACP水化层、β-折叠提供电荷阵列稳定ACP，是理想仿生支架；但单纯PTB水凝胶缺抗菌性。氯吡啶鎓（CPC）是阳离子季铵盐、口腔护理中长期安全、未见耐药，可与BSA经静电/氢键/范德华形成复合物。

本研究假设：BSA载CPC→TCEP诱导PTB-CPC淀粉样转变→共组装ACP得ACP@PTB-CPC水凝胶，再以1% NaClO（儿科根管安全浓度）部分降解有机相、触发ACP→HAP，同步借PTB防污与CPC接触杀伤抑制变形链球菌，从而在体外/大鼠口腔双场景仿生再矿化并阻断龋进。

研究内容

图1. BSA与CPC相互作用表征

荧光猝灭随CPC浓度升高而增强但λmax不变（347 nm），Stern-Volmer显示Kq≫2×10¹⁰ L/(mol·s)且温度影响小→静态猝灭；Lineweaver-Burk得n=1、强结合；ΔG<0、ΔH<0、ΔS<0→自发放热，主因氢键+范德华+静电（ζ电位反转佐证）。同步荧光Δλ=15 nm蓝移示CPC靠近Tyr残基。结论：BSA-CPC以1:1复合且未改BSA构象，为后续TCEP诱导PTB-CPC淀粉样转变保留结构可塑性。

图2.ACP@PTB-CPC水凝胶制备与流变

BSA-CPC+TCEP+Ca/P→15 min成 translucent 凝胶；TEM示纳米球解折叠缠结；G′>G″（~10² Pa）、应变300%才相交→软质可注射剪切稀化；ThT/Congo红阳性。该物理交联网络无需外源交联剂，β-折叠PTB-CPC为骨架共稳ACP，满足牙膏/涂布可操作性与牙面粘附前置条件。

酸蚀人釉质+人工唾液1 d：氟组仅短散晶；ACP@PTB-CPC+NaClO组棱柱间隙被致密晶填，SEM/XRD近天然釉质，EDS Ca/P=1.72，纳米压痕硬度2.605 GPa、弹性模量83.8 GPa（优于酸蚀/氟组），热循环+胶带撕扯不脱层；残留~16.2 μm PTB层作粘结中介。证非经典成核直接转晶+离子释放双机制起效。

图3.抗菌/抗粘附/抗生物膜

S. mutans MIC=8 μg/mL CPC当量；1 h/6 h粘附抑制74.62%/79.79%（SEM）；24/48 h生物膜活菌比显著降，对C. albicans及混菌膜杀菌率81.57%/83.71%/78.35%；CPC无突释（接触杀伤），PTB防污抗粘，CPC阳离子破膜。突破"载药缓释"范式，以表面接触+防污双模最小化口腔微生态扰动。

图4.大鼠口腔体内疗效与安全性

SD大鼠腭部固定脱矿釉质片14 d：空白组裂纹多、氟组粗晶空洞；水凝胶+NaClO组再生层均匀、厚8.33±0.54 μm、Ca/P 1.70；高糖致龋模型中该组几乎无生物膜附着。3T3存活>90%；喂服组血生化/心肝脾肾HE无异常。证体内仿生再矿化+抗菌优于氟，且局部/系统安全。

本研究以BSA载CPC经TCEP诱导相转变形成PTB-CPC，共组装ACP构建淀粉样ACP@PTB-CPC水凝胶，联合1% NaClO部分降解有机相，在体外与大鼠口腔双场景完整模仿釉质生成三关键事件：β-折叠网络稳ACP、次氯酸钠模拟蛋白酶解、ACP直接转HAP。该水凝胶较氟化物生成更致密、机械恢复更佳（硬度2.6 GPa）的再矿化层，并以PTB防污+CPC接触杀伤使变形链球菌MIC=8 μg/mL、6 h粘附抑制近80%、成熟生物膜杀菌>78%，体内14天再生层厚8.3 μm且无系统毒性。工作把"仿生釉质生成+双重抗菌"集成于可注射无交联剂单体系，为釉质龋预防/阻断提供了超越氟化物的DDH修复新范式。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.actbio.2026.01.053